PROYECTO DE GRADOrepositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/355/1/T-ESPE-023124.pdf · HOJA TÉCNICA...

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERÍA

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN JAMMER CAPAZ DE BLOQUEAR LA SEÑAL CELULAR DE ALEGRO

CHRISTIAN MAURICIO GUALOTO RAMÍREZ

Sangolquí - Ecuador 2009

CERTIFICACIÓN

Certificamos que el presente proyecto de grado fue realizado en su totalidad por el Sr.

Christian Mauricio Gualoto Ramírez bajo nuestra dirección.

________________________ ________________________

Ing. Gonzalo Olmedo Ing. Julio Larco

DIRECTOR CODIRECTOR

RESUMEN

Este trabajo consiste en el diseño y fabricación de un dispositivo inhibidor de señales

de radiofrecuencia o jammer que tiene como objetivo la red de telefonía celular de la

operadora ALEGRO.

Después de presentar los conceptos teóricos globales concernientes a la

radiofrecuencia, se presenta un análisis entre las distintas técnicas de jamming y diferentes

tipos de jammers con el fin de elegir la mejor opción para la aplicación.

Una vez elegidos la técnica de jamming y el tipo de jammer se muestra el diseño por

etapas del dispositivo y su correspondiente simulación. Se explica brevemente el proceso

de fabricación y se expone los resultados obtenidos, éstos últimos abarcan la parte del

generador de funciones y el área de cobertura efectiva para la operadora ALEGRO.

El jammer construido opera exitosamente de 1 a 2 metros a la redonda

aproximadamente y toma de 10 a 20 segundos para privar completamente a la unidad

móvil de la señal proveniente de la red celular de ALEGRO.

DEDICATORIA

Dedico este proyecto a quienes desde mi niñez me han educado, cuidado y aconsejado para

que cada día pueda ser una mejor persona, es decir a mis padres Gloria y Pedro, el esfuerzo

que han realizado, su apoyo, su dedicación del día a día, ha dejado en mi semillas de

responsabilidad y madurez.

También dedico este trabajo a dos personas muy especiales, mi esposa María Teresa e hijo

Benjamín, espero que este proyecto sea de inspiración y ejemplo de que un sueño se puede

cumplir con esfuerzo propio y consejos de quienes te aman.

AGRADECIMIENTO

Quiero agradecer a Dios por bendecirme con una gran familia cuyos padres me han

apoyado en mis estudios con mucho sacrificio para que no me falte nada y pueda estudiar

sin ninguna preocupación. Agradezco a mi esposa por su incondicional apoyo y consejos

en la elaboración de este proyecto, a mi hijo que ha sido una fuente de inspiración y fuerza,

agradezco también la ayuda de mis padrinos a conseguir un dispositivo necesario en este

proyecto y a mis amigos de trabajo por sus consejos y tiempo prestado.

Finalmente a la Escuela Politécnica del Ejército porque ha sabido incentivarme mediante

sus programas de becas y así lograr éxitos académicos.

PRÓLOGO

Por el considerable uso de los teléfonos celulares sin limitación en todos los lugares

y que ha pesar de que existan leyes que prohíban la inhibición de las frecuencias celulares,

también existen excepciones donde su uso es restringido; ya sea por seguridad (como en

Centros Penitenciarios, Organismos de Estado, Organismos Políticos), o por respeto (como

en Hospitales, Salas de reunión, Bibliotecas, Iglesias, Museos, Escuelas, etc). Por este

motivo el presente trabajo pretende aplicar distintas tecnologías modernas para el

desarrollo de un dispositivo electrónico que sea capaz eliminar la frecuencia celular para

una pequeña área, además se tomará en consideración la ley que prohíbe la invasión de una

frecuencia ajena y por tal motivo el diseño solo se ajustará a una pequeña área de cobertura

y la eliminación de la frecuencia celular de una sola operadora, ALEGRO.

El presente trabajo está organizado en 6 capítulos, en los cuales se tratan todos los

aspectos referentes al proyecto, desde una mirada rápida a los conceptos básicos de

telefonía, hasta las especificaciones técnicas del dispositivo implementado.

En el Capítulo 1, se hace una introducción a los conceptos básicos de telefonía móvil

y su historia, además se muestran las diferentes fuentes de transmisión de una señal a altas

frecuencias, y finalmente se presentan los principales sistemas de radiación de ondas

electromagnéticas, que son las antenas.

En el Capítulo 2, se presenta el marco teórico referente al jammer, es decir sus

acciones y elementos principales.

En el Capítulo 3, se presenta una descripción de jamming, sus estrategias, técnicas de

eficiencia y tipos de jammer, indicando su funcionamiento y comparación entre ellas.

En el Capítulo 4, se muestra el análisis comparativo para el diseño del jammer, un

diagrama en bloques del circuito a implementar y el funcionamiento de cada bloque con su

respectiva justificación por la elección de cada dispositivo y proceso de fabricación.

En el Capítulo 5, se exponen las pruebas realizadas al dispositivo diseñado así como

también los ajustes necesarios que debieron efectuarse para su correcto funcionamiento.

Finalmente en el Capítulo 6 se encuentran las conclusiones y recomendaciones que

han sido producto del presente trabajo.

Además en la sección anexos se muestra información técnica relevante de los

circuitos electrónicos utilizados.

INDICE DE CONTENIDOS CAPÍTULO 1....................................................................................................1 CONCEPTOS DE RADIO FRECUENCIA Y TELEFONÍA MÓVIL ......1

1.1 INTRODUCCIÓN A PROPAGACIÓN DE RF-------------------------------------- 1 1.1.1 Comunicación multiruta y sus efectos ------------------------------------------- 1 1.1.2 Parámetros importantes ------------------------------------------------------------ 2

1.2 MODELOS DE PROPAGACIÓN ----------------------------------------------------- 4 1.2.1 Modelo Okumura – Hata----------------------------------------------------------- 4 1.2.2 Modelo ITU para interiores-------------------------------------------------------- 5

1.3 INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE MICROONDAS--------------------- 6 1.3.1 Línea de Transmisión -------------------------------------------------------------- 6 1.3.2 Redes de dos puertos --------------------------------------------------------------- 9

1.4 ANTENAS -------------------------------------------------------------------------------10 1.4.1 Parámetros de la antena -----------------------------------------------------------11 1.4.2 Tipos de antena---------------------------------------------------------------------12

1.5 TELEFONÍA MÓVIL ------------------------------------------------------------------14 1.5.1 Historia de la telefonía móvil ----------------------------------------------------14 1.5.2 Concepto Celular ------------------------------------------------------------------16 1.5.3 Code Divison Multiple Access (CDMA)----------------------------------------18

CAPÍTULO 2..................................................................................................19 DESCRIPCIÓN DE LA “GUERRA ELECTRÓNICA” ...........................19

2.1 ATAQUE ELECTRÓNICO------------------------------------------------------------19 2.1.1 Técnica de Jamming---------------------------------------------------------------19 2.1.2 Técnica de engaño -----------------------------------------------------------------20 2.1.3 Técnica de radiación directa de energía-----------------------------------------20

2.2 APOYO ELECTRÓNICO--------------------------------------------------------------20 2.3 PROTECCIÓN ELECTRÓNICA -----------------------------------------------------21

2.3.1 Tipos de señales Antijam (AJ) ---------------------------------------------------21 CAPÍTULO 3..................................................................................................23 DESCRIPCIÓN DE JAMMING ..................................................................23

3.1 ESTRATEGIAS DE JAMMING ------------------------------------------------------23 3.1.1 Jamming por ruido-----------------------------------------------------------------23 3.1.2 Jamming por tonos-----------------------------------------------------------------24 3.1.3 Jamming por pulsos ---------------------------------------------------------------25 3.1.4 Jamming por barrido --------------------------------------------------------------25 3.1.5 Jamming por seguimiento --------------------------------------------------------26 3.1.6 Jamming inteligente ---------------------------------------------------------------26 3.1.7 Técnica para incrementar la eficiencia del jammer----------------------------27

3.2 CLASIFICACIÓN GENERAL DE JAMMERS------------------------------------28 3.2.1 Jammer constante------------------------------------------------------------------28 3.2.2 Jammer de engaño -----------------------------------------------------------------29 3.2.3 Jammer aleatorio-------------------------------------------------------------------29 3.2.4 Jammer reactivo -------------------------------------------------------------------29

CAPÍTULO 4..................................................................................................30 DISEÑO DEL JAMMER ..............................................................................30

4.1 ELECCIÓN DE LA TÉCNICA DE JAMMING Y TIPO DE JAMMER --------30 4.2 DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO ----------------------------------------------------31

4.2.1 Oscilador controlado por voltaje VCO------------------------------------------31

4.2.2 Sintonizador ------------------------------------------------------------------------32 4.2.3 Acondicionamiento de la señal---------------------------------------------------34 4.2.4 Línea de transmisión y antena----------------------------------------------------34 4.2.5 Alimentación -----------------------------------------------------------------------36

CAPÍTULO 5..................................................................................................37 SIMULACIÓN y RESULTADOS DEL JAMMER....................................37

5.1 SIMULACIÓN DEL OFFSET---------------------------------------------------------37 5.2 PREDICCIÓN DE LA POTENCIA---------------------------------------------------38 5.3 ÁREA DE COBERTURA--------------------------------------------------------------41

CAPÍTULO 6..................................................................................................44 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...........................................44

6.1 CONCLUSIONES-----------------------------------------------------------------------44 6.2 RECOMENDACIONES----------------------------------------------------------------45

ANEXOS .........................................................................................................46 Anexo 1. CIRCUITO IMPRESO (RUTEO DE PISTAS)................................................... 47 Anexo 2. PISTA DE LA ANTENA .................................................................................... 49 Anexo 3. FOTOGRAFÍAS DEL DISPOSITIVO................................................................ 51 Anexo 4. DATOS OBTENIDOS DEL OSCILADOR HP.................................................. 54 Anexo 5. LISTADO DE MATERIALES............................................................................ 57 Anexo 6. HOJA TÉCNICA DEL VCO............................................................................... 59 Anexo 7. HOJA TÉCNICA DEL XR-2206 ........................................................................ 62 Anexo 8. HOJA TÉCNICA DEL BJT-2N2222 .................................................................. 65 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.........................................................68

INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Comparación de varios tipos de líneas planas [3]. .................................................. 8 Tabla 2. Relación entre voltaje sintonizador y la frecuencia de salida................................ 32 Tabla 3. Modelo Okumura – Hata ....................................................................................... 38 Tabla 4. Modelo ITU para interiores ................................................................................... 40

INDICE DE FIGURAS Figura 1. Líneas de transmisión planas [3]............................................................................ 7 Figura 2. Línea coplanar [13]. ............................................................................................... 9 Figura 3. Red de dos puertos ............................................................................................... 10 Figura 4. Antena OMA de 7 segmentos .............................................................................. 14 Figura 5. Células de la telefonía celular .............................................................................. 17 Figura 6. Estrategias de Jamming........................................................................................ 27 Figura 7. Diagrama de bloques del jammer......................................................................... 31 Figura 8. Circuito de generador XR-2206........................................................................... 33 Figura 9. Dimensiones de la línea coplanar [13]. ................................................................ 35 Figura 10. Circuito encargado del Offset [12]..................................................................... 37 Figura 11. Entrada (parte baja) y salida (parte alta) del BJT............................................... 38 Figura 12. Gráfica del modelo Okumura – Hata. ................................................................ 39 Figura 13. Gráfica del modelo ITU para interiores ............................................................. 40 Figura 14. Área de cobertura del jammer en el aula 210B de la ESPE............................... 42 Figura 15. Área de cobertura en 3 puntos distintos ............................................................. 43

GLOSARIO

TÉRMINO SIGNIFICADO

RF Radiofrecuencia

LOS Line of Sight

ISI Intersymbol interferente

SNR Signal-to-Line-of-Sight

OLOS Out-of-Line-of-Sight

ITU International Telecommunication Union

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

OMA Omnidirectional Planar Microstrip Antenna

DSSS Direct Sequence Spread Spectrum

CDMA Code Division Multiple Access

FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum

GSM Global System for Mobile Communications

LPD Low Probability of Detection

LPI Low Probability of Intercept

FH Frequency Hopping

FFH Fast Frequency Hopping

BBN BroadBand Noise

MTS Mobile Telephone System

IMTS Improved Mobile Telephone System

FCC Federal Communications Commission

ARTS American Radio Telephone Service

AMPS Advanced Mobile Phone System

TDMA Time Division Multiple Access

CDMA Code Division Multiple Access

FDMA Frequency Dision Multiple Access

USDC U.S. Digital Cellular

SIM Subscriber Indentity Module

VCO Voltage Controlled Oscilator

CAPÍTULO 1

CONCEPTOS DE RADIO FRECUENCIA Y TELEFONÍA MÓVIL

1.1 INTRODUCCIÓN A PROPAGACIÓN DE RF

La comunicación por medio de radio frecuencias entre una antena transmisora y una

receptora se da en el rango de 30 kHz a 300GHz. Entre ellos puede existir línea de vista o

Line Of Sight (LOS) como no lo puede haber, y es en esa circunstancia en la cual la señal

sufre diversos efectos antes de llegar a su destino.

1.1.1 Comunicación multiruta y sus efectos

Existe línea de vista entre el transmisor y receptor cuando la señal se propaga en el

espacio directamente. Al no existir LOS la comunicación es de tipo multiruta, donde la

señal sufre efectos como refracción, reflexión, difracción y dispersión los cuales provocan

que la señal receptora se complete por diferentes trayectorias.

La refracción se produce cuando la señal pasa de un medio a otro siempre y cuando

los dos medios tengan un índice de refracción distinto, además al existir este efecto se

produce otra forma de propagación que es la reflexión, que se da cuando la señal choca con

un objeto de dimensiones mayores a las de la longitud de onda, provocando que un

porcentaje sea transmitido y el otro reflejado. Para el caso de un buen conductor, la

refracción es nula y la reflexión es total, en consecuencia las pérdidas son mínimas. La

difracción es otra forma de propagación que ocurre cuando la señal cambia de dirección

debido a que en su trayecto encuentra bordes muy agudos de un obstáculo, esta forma de

propagación es muy útil cuando no existe línea de vista. La dispersión sucede cuando la

señal choca con un obstáculo rugoso de longitud menor a la longitud de onda pero

numerosos entre sí.

CAPÍTULO 1: CONCEPTOS DE RADIOFRECUENCIA Y TELEFONÍA MÓVIL

2

Las diferentes señales provenientes de las distintas rutas no llegan al mismo tiempo,

y tampoco con la misma intensidad. Éstas sufren retrasos y atenuaciones que dependen en

general de la longitud de la onda y del modo de propagación [7].

Otro efecto que se produce en la señal es la Interferencia Intersímbolo (ISI), que

ocurre cuando un símbolo anterior al que se esta recibiendo interfiere debido a una a más

reflexiones. El retraso se debe a que la distancia recorrida por la onda reflejada es mayor

que la recorrida por la onda transmitida [6].

Es importante estudiar los efectos que sufre la señal que llega al receptor, ya que

estos son los mismos que sufre la señal que recibe el jammer [7]. La relación señal a ruido

ó Signal to Noise Ratio (SNR) es la encargada de determinar la calidad con la que llega

una señal al receptor. Este parámetro es el más importante para determinar los efectos que

produce el jammer en un sistema de comunicación. El ruido afecta al sistema de

comunicación, desde el momento en que la señal es procesada en el transmisor hasta que se

procesa en el receptor. El ruido es de tipo aditivo y por esta razón decrece a la relación

señal a ruido. Es así que si la relación señal a ruido tiene un valor bajo la comunicación es

ruidosa con lo cual el jammer presentara una ventaja puesto que su funcionamiento no será

muy exigido.

1.1.2 Parámetros importantes

Para la telefonía móvil los parámetros que se toman en cuenta son la relación señal a

ruido y la relación señal a interferencia. A más de las diferentes relaciones entre las

señales, existes otros puntos que se deben tomar en cuenta para medir el desempeño de los

sistemas de comunicación inalámbrica como lo son: el Path loss, el rms multipath delay

Spreads, y el doppler spreads.

• Path Loss

El Path Loss es la pérdida de potencia causada por la trayectoria de la señal, este se

puede medir con la siguiente formula:

( ) ( ) ( )dBPdBPdBL RxTxP −= (1)


3

donde: TxP = potencia transmitida; RxP = potencia recibida.

Varios factores alteran las pérdidas de potencia por trayectoria en un ambiente

urbano como son los árboles, edificios lagos, etc.

• Multipath Delay Spread

El delay spread es una medida estadística de los retrasos de tiempo de varias

trayectorias, se calcula usando el modelo de Turin para propagación en ambientes urbanos

[7].

( ) 21

12

122

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡ −=

∑∑

=

=L

k k

L

k kkrms

β

βτττ (2)

donde: kβ = magnitud de la ruta L ; kτ = retraso excesivo de la ruta L ; τ = promedio

del retraso excesivo y se calcula:

∑∑

=

== L

k k

L

k kk

12

12

β

βττ (3)

En ambiente de interiores, el valor de rms del delay spread medido a distancias de

m100 está por debajo de los ns100 , mientras que en áreas de exteriores es menos de

sμ10 a distancia de algunos kilómetros [7].

• Doppler Spread

Existe una variación de frecuencia de la señal cuando el receptor se encuentra en

movimiento al momento de la comunicación entre transmisor y receptor, este efecto se

conoce como Doppler Shift [7]. La frecuencia cambia a razón de:

( )αλ

cosvf D = (4)


4

La máxima variación ocurre cuando el receptor se acerca o aleja directamente.

cm fvfλ

= (5)

Es común que en la telefonía móvil la señal llegue al receptor al mismo tiempo pero

con diferentes ángulos, por este motivo varia constantemente la relación entre la amplitud

y ángulo de fase.

La región en el espectro entre mc ff −− y mc ff +− es llamada Doppler Spread.

Otro efecto que se produce por el movimiento del receptor es la pérdida de

correlación entre la fase y amplitud de las distintas rutas. Dicha correlación depende de la

distancia de trayectoria, a medida que la distancia se acorta entre el transmisor y el receptor

las señales recibidas son altamente correlacionadas, pero a mayor distancia de separación

de estas, la correlación decae rápidamente [7].

1.2 MODELOS DE PROPAGACIÓN

La señal se atenúa durante la transmisión y por esta razón se han propuesto modelos

y expresiones matemáticas para poder predecir estos efectos. Los modelos se encuentran

clasificados como: analíticos, empíricos y semi-empíricos. Estos modelos se han

desarrollado para cualquier tipo de ambiente; sea en transmisiones donde exista línea de

vista (LOS) y las variaciones son modeladas con distribuciones logarítmicas normales, o

en transmisiones donde no exista línea de vista (OLOS) para los cuales se modelan con

distribuciones de Rayleigh. Sin embargo los dos modelos más utilizados en la propagación

de la señal en una comunicación móvil son: el modelo Okumura – Hata y Walfish –

Ikegami [7].

1.2.1 Modelo Okumura – Hata

Este modelo tiene como objetivo predecir los efectos ocasionados por las estructuras

de la ciudad como son la reflexión, difracción y dispersión. Clasificando a la ciudad por su

estructura tenemos zonas densamente urbanas, zonas urbanas, zonas suburbanas, zonas

rurales.


5

Al referirse a ciudades se toma en cuenta los dos primeros casos y se emplea la

siguiente ecuación para calcular el path loss o atenuación de la onda electromagnética que

viaja de transmisor a receptor [5].

( ) ( ) ( ) ( ) ( )[ ] ( ) 021 loglog55,69,44log82,13log CdhhahfCCdBL mP +−+−−+= (6)

donde: f = frecuencia en MHz; d = distancia entre la estación base y el móvil en

km; h = altura efectiva de la antena de la estación base; mh = altura de la antena del móvil

Urbano denso

( ) ( )[ ] ( )[ ]8,0log56,17,0log1,1 −−−= fhfha mm (7)

MHzfMHz 1000150 <<

55,691 =C ; 16,262 =C ; 00 =C para urbano denso

Urbano

( ) ( )[ ] 97,475,11log2,3 2 −= mm hha (8)

MHzfMHz 20001500 <<

33,461 =C ; 9,332 =C ; 30 =C para urbano

1.2.2 Modelo ITU para interiores

La propagación en entornos de interiores es muy compleja. Dentro de edificios o

centros comerciales es importante modelar el comportamiento de la señal y las perdidas

que puede producir debido a que la señal generalmente es bloqueado por paredes, suelos

mamparas u otros objetos. Para lo cual se instalan micro o picocélulas.

Este modelo estima el path loss de un cuarto o un área cerrada dentro de un edificio

delimitado por paredes de cualquier material. Normalmente se aplica a frecuencias

alrededor de 2,4GHz y menores; sin embargo, se ha probado con éxito en frecuencias

cercanas a los 5,2GHz. La ecuación muestra la forma de calcular el path loss empleando

este modelo [5].

( ) 28loglog20 −++= nPdNfL f (9)


6

donde: f = frecuencia en MHz; d = distancia entre Tx y Rx en metros; N =

coeficiente de pérdidas por distancia; n = número de pisos entre Tx y Rx; ( )nPf = factor de

pérdidas por penetración entre pisos.

Los valores de N y ( )nPf se encuentran dadas en tablas.

1.3 INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE MICROONDAS

Los circuitos microondas pueden ser divididos en dos grandes grupos; activos y

pasivos. Los circuitos pasivos no agregan potencia a la señal que reciben, estos incluyen

desde elementos discretos como resistencias, inductancias y capacitancias, hasta circuitos

más complejos, tales como: filtros, divisores, acopladores y líneas de transmisión. Mientras

que los circuitos activos pueden agregar potencia a la señal que reciben y estos cubren

dispositivos tales como: amplificadores, osciladores y moduladores. Dentro de los circuitos

que pueden ser tanto activos como pasivos, están las antenas, multiplexores y mezcladores.

1.3.1 Línea de Transmisión

Una línea de transmisión se define como un sistema metálico conductor que es usado

para transferir energía eléctrica de un punto a otro. En términos más específicos una línea

de transmisión consiste de dos o más conductores separados por un dieléctrico. La

propagación de energía a través de una línea de transmisión se da en forma de ondas

electromagnéticas transversales, esto quiere decir que la dirección del desplazamiento es

perpendicular a la dirección de propagación. Estas ondas se transmiten principalmente en

el dieléctrico que separa los dos conductores. Es por eso que una onda viaja a través del

medio. Algunos tipos de líneas de transmisión son el cable coaxial, las guías de onda, el

cable bipolar paralelo, el par trenzado, etc [6, 7].

En la transmisión de señales de baja frecuencia el comportamiento de la señal es

simple y predecible al usar una línea de transmisión; sin embargo, para señales de alta

frecuencia sufre efectos como dispersión y la disipación, lo que convierte al cable coaxial,

cable bipolar paralelo y par trenzado en conductores no óptimos para la transmisión de

energía. Es por tal motivo que se han construido alternativas para frecuencias por arriba de

500 MHz, las líneas de transmisión plana [6, 7].


7

• Líneas de transmisión planas

El trabajar con líneas de transmisión en circuito impreso no es algo nuevo. Este tipo

de tecnología lleva tiempo siendo usada. Esto se debe a las grandes ventajas que ofrece,

entre las que destacan el costo, lo ligero y lo compacto de los circuitos, el ancho de banda

amplio que se puede manejar y las sencillas técnicas de fabricación [6, 7].

Las líneas de transmisión planas se componen de un dieléctrico con metalización en

uno o ambos lados. Esta metalización es la que se varía al momento de construir circuitos

pasivos, líneas de transmisión y circuitos de acoplamiento. Así mismo, es posible intercalar

dispositivos activos. Es por eso que los circuitos complejos son baratos y compactos.

Dentro de este tipo de líneas de transmisión la más común es la microstrip o microcinta;

sin embargo, no es la única. También se encuentran las guías de onda coplanar, la línea de

ranura (slotline) y la cinta coplanar. La Figura 1 muestra una breve descripción de esta

familia de líneas de transmisión.

Figura 1. Líneas de transmisión planas [3].


8

Al trabajar con una línea de transmisión de este tipo lo primero que se debe

seleccionar es un dieléctrico debido a la constante de permitividad de cada material. Las

características de la línea serán controladas por el ancho del conductor y los espacios en el

plano dieléctrico.

Al diseñar una línea plana se debe tomar en cuenta la impedancia característica y la

permitividad efectiva. Ambas dependen de la frecuencia que se este manejando. Para hacer

esto existen aproximaciones y programas que facilitan esto [13].

A pesar de ser similares, no todas las líneas planas son iguales. Existen parámetros

que nos permiten comparar unas con otras. Algunos de ellos son el factor Q del circuito, la

radiación y la dispersión. La Tabla 1 muestra una comparación entre las líneas de esta

familia.

Tabla 1. Comparación de varios tipos de líneas planas [3].

Línea de Factor Q Radiación Dispersión Rango de Montaje de chip

Transmisión impedancias

Microstrip 100 a 150 Baja, Alta Baja 20 a 120 Difícil en paralelo, fácil en serie

Stripline 400 Baja Ninguna 25 a 250 Pobre

Stripline 500 Baja Ninguna 40 a 150 Regular

suspendida

Slotline 100 Media Alta 60 a 200 Fácil para paralelo, difícil para serie

Guía de 150 Media Baja 20 a 250 Fácil para serie y paralelo

onda coplanar

Finline 500 Ninguna Baja 100 a 400 Media


9

• Línea Coplanar

La línea coplanar se compone de una línea de transmisión de ancho W separada del

plano tierra por una distancia G. La ventaja que tiene esta línea es la de conectar

componentes pasivos y activos en paralelo con la línea, sin la necesidad de taladrar al

sustrato. Este tipo de línea puede contener un tercer plano de tierra en la parte inferior del

sustrato; sin embargo, la impedancia característica cambiará, por lo que se deberá ajustar

las dimensiones para conservar la impedancia requerida. La Figura 2 muestra las

dimensiones que se consideran al momento de diseñar una línea coplanar con plano de

tierra [3].

Figura 2. Línea coplanar [13].

donde: L = Largo del sustrato, H = Altura del sustrato, T = Espesor del metal, W =

Ancho de la línea de transmisión, G = Apertura entre plano de tierra y la línea de

transmisión.

1.3.2 Redes de dos puertos

Cualquier sistema, dispositivo o circuito para el que se puedan definir “n” pares de

terminales entre las cuales existe un voltaje se conoce como red de “n” puertos. Es así que

un puerto se define como un par de terminales por las que entra o sale una señal.


10

Figura 3. Red de dos puertos

donde: I1 = corriente de entrada; I2 = corriente de salida, V1 = voltaje de entrada; V2 =

voltaje de salida; a y b = terminales en el puerto de entrada; c y d = terminales en el puerto

de salida

A partir de los datos de voltaje y corriente se pueden encontrar los parámetros

restantes como son:

Los parámetros de pequeña señal, en los que se encuentra la impedancia Z,

admitancia Y, los híbridos H, los de transmisión T y los de transmisión inversa ABCD y

Los parámetros de dispersión o parámetros S.

1.4 ANTENAS

Una antena es un sistema metálico capaz de radiar y capturar ondas

electromagnéticas. Las antenas son usadas como interfaz entre un dispositivo guía y el

espacio libre tanto para transmisión como para recepción. Cuando se está transmitiendo se

genera un campo electromagnético al aplicarse un voltaje, en caso de la recepción el

proceso es inverso [6, 7].

El tamaño de las antenas es muy importante porque está relacionado con la longitud

de onda de la señal y es por lo general un submúltiplo exacto de ésta. Es por eso que a

mayores frecuencias el tamaño de la antena es menor, es decir, son inversamente

proporcionales [1].


11

fv

=λ (10)

donde: λ = longitud de onda; v = velocidad de propagación; f = frecuencia de

operación.

1.4.1 Parámetros de la antena

→ Patrón de radiación.- Es una representación gráfica de las propiedades de

radiación de una antena en función de las coordenadas espaciales.

→ Potencia radiada.- radP se determina con la integral del vector de Poynting en una

superficie cerrada que envuelve totalmente a la antena.

→ Eficiencia.- Es una forma de cuantificar las pérdidas de una antena. Se distinguen

tres tipos: de reflexión, de conducción y del dieléctrico [6, 9].

→ Ancho de banda.- Rango de frecuencias en el que opera correctamente la antena.

El límite se determina por la caída a 3dB, es decir, cuando la energía radiada cae

aproximadamente a la mitad de su valor máximo [6, 9].

→ Directividad.- Se define como la relación entre la potencia radiada en la dirección

de máxima radiación y la radiación total de la antena promediada a lo largo del

área de la esfera [6, 9].

→ Ganancia.- Es la combinación de la eficiencia y la directividad. Una antena es un

elemento pasivo por lo que no amplifica señales. La ganancia se expresa en dB

[1].

→ Impedancia de entrada.- inZ este parámetro se obtiene al relacionar inversamente

el voltaje de entrada a la antena iE y la corriente iI que se produce en ésta como

se observa en (11).

i

iin I

EZ =

(11)

→ El valor de la impedancia es complejo. Es por eso que depende de la frecuencia.

Además, depende de la longitud y la resistencia de radiación de la antena [1].

→ Resistencia de radiación.- Es un componente ficticio encargado de representar la

potencia radiada.


12

→ Anchura de haz.- Es un parámetro de radiación ligado a la ganancia. Es el

intervalo angular dentro del cual la potencia relativa radiada por la antena es

superior a la mitad de la ganancia [6, 9].

→ Polarización.- Se refiere a la dirección de la perturbación. Puede ser elíptica,

circular o lineal.

1.4.2 Tipos de antena

Por su fabricación, las antenas se agrupan en 7 grupos principales:

→ Lineal

→ De lazo

→ Helicoidales

→ De apertura

→ De parche o microstrip

→ De reflexión

→ Arreglos

El avance tecnológico se ha desarrollado a las antenas de parche o microstrip, debido

a sus ventajas.

• Antenas de parche

Una antena de parche está formada por un material conductor que se adhiere sobre

un dieléctrico. Las dimensiones y forma del metal determinarán las características de la

antena. Pueden ser cuadradas, rectangulares, bipolares, etc. Las ventajas y desventajas se

detallan a continuación:

Ventajas

Integrables al entorno

Gran número de aplicaciones

Robustas

Acoplación sencilla de impedancias

Tamaño reducido

Desventajas

Factor de calidad

Ancho de banda reducido

Baja eficiencia

Reducida capacidad de barrido

Pérdidas por ondas superficiales

• Antena de parche rectangular

Este tipo de antena consiste en una delgada capa de material conductor adherida a un

sustrato dieléctrico colocado sobre un plano de tierra. Generalmente se busca un sustrato

con permitividad entre 2,2 y 12; entre más bajo sea este valor mayor será la eficiencia, el

ancho de banda y el tamaño. Las antenas de parche permiten 3 métodos principales de

alimentación:

→ Directa.- Cuando entra en contacto directo con el radiador.

→ Por apertura.- Una línea de transmisión se encuentra en la parte inferior de

dos placas de substrato. En medio de ellas se encuentra el plano de tierra con

una ranura que se localiza a una posición, que desemboca a la capa donde se

encuentra el radiador. A través de esa ranura, la línea de alimentación se

acopla electromagnéticamente al parche radiador.

→ Por proximidad.- La línea de alimentación es la que se encuentra en la parte

central de dos placas del dieléctrico. La capa inferior es el plano de tierra y

la superior es el radiador. Se da también por acoplamiento electromagnético.

• Antena OMA

La Figura 4 muestra una antena Omnidirectional Planar Microstrip Antenna (OMA)

de 7 segmentos por sus dos caras. Las antenas OMA de n segmentos consiste en una serie

de parches conectados entre si con el fin de aumentar las características de la antena. Son

usadas en aplicaciones de IEEE 802,11, donde la frecuencia está alrededor de 2,45GHz.

Estas antenas tienen una impedancia muy aproximada de Ω50 y ganancias superiores a los

5dBi. Su construcción y reducido tamaño representan ventajas al momento de elegir una

antena. Cada línea de la antena tiene una longitud L de la mitad de la longitud de la onda

λ , y los planos de tierra tienen un ancho 2W , n veces mayor que el de la línea 1W . El valor

de esta n depende de las características propias del sustrato. El objetivo es que cada

segmento la línea de transmisión tenga una impedancia de Ω50 .


14

Figura 4. Antena OMA de 7 segmentos

1.5 TELEFONÍA MÓVIL

1.5.1 Historia de la telefonía móvil

La telefonía móvil se forma básicamente por dos elementos: la red de

comunicaciones y las terminales. En su versión análoga, fue presentada por primera vez en

los Estados Unidos en 1946. En ese año el servicio se brindaba en 25 grandes ciudades y

cada ciudad tenía una estación base que consistía en un transmisor de alta potencia y un

receptor colocados en lo alto de una montaña o torre. Este servicio tenía una cobertura de

aproximadamente 30 millas a la redonda. A este primer estándar de telefonía móvil se le

conoció como Mobile Telephone System (MTS), y funcionaba con una comunicación de

tipo half – duplex. Tiempo después, a principio de los 50 la FCC duplicó el número de

canales destinados a la telefonía móvil, reduciéndolos de 120kHz a 60kHz, con lo que se


15

logró una comunicación full-duplex. Esto último fue de gran ventaja de Improved Mobile

Telephone System (IMTS) en comparación con su antecesor [1].

En 1960 AT&T presentó la marcación directa. Es necesario mencionar que antes una

operadora era la que enlazaba las llamadas y que esto representó un gran avance. Tiempo

después, la misma compañía propuso el concepto celular a la FCC. A mediados de los 70

este concepto fue desarrollado en conjunto con minicircuitos integrados capaces de

manejar los complejos algoritmos necesarios para la conmutación y el control de los

canales de comunicación. El ancho de banda se redujo nuevamente de 60kHz a 30kHz [1].

En 1974 la FCC destinó 40MHz extras del espectro para la telefonía móvil. Un año

después la FCC otorgó a AT&T la primera licencia para operar una telefonía celular en

desarrollo en la ciudad de Chicago. Al otro año, fue American Radio Telephone Service

(ARTS) la que recibió autorización para operar en Baltimore [1].

Sin embargo, fue hasta 1983 cuando la telefonía celular comenzó a crecer

exponencialmente. Ese año Advanced Mobile Phone System (AMPS) se convirtió en el

primer estándar de telefonía celular. Este estándar originalmente ocupaba 40MHz de ancho

de banda en la banda de los 800MHz, pero en 1989 se le otorgaron 166 canales half-duplex

adicionales. Fue en este año que la telefonía celular incursionó en México por medio de

dos empresas: Iusacell y Telcel [1].

En 1991 se comenzaron a brindar los primeros servicios digitales en la mayor parte

de los Estados Unidos, logrando usar el espectro de una manera más eficiente. La mayor

ventaja de los servicios digitales consistió en la comprensión de voz, lo que dejó espacio en

el ancho de banda asignado para nuevas aplicaciones [1].

En ese momento de la historia de la telefonía móvil se formaron dos caminos. La

diferencia entre estos radicaba en la técnica de acceso múltiple empleada, fuera Time

Division Multiple Access (TDMA) o Code Division Multiple Access (CDMA). En

comparación con la técnica empleada por AMPS u otros estándares de primera generación,

Frequency Dision Multiple Access (FDMA), las dos ofrecían grandes ventajas. Por

ejemplo, la capacidad específica en U.S. Digital Cellular (USDC) o IS-54 equivale a veces

la capacidad de AMPS [1].


16

En esta segunda generación de telefonía móvil surgieron diferentes estándares, entre

los que destacan: IS-54, IS-95, GSM, iDEN y PDC. Con el tiempo fue GSM el que logró

mayor aceptación a nivel mundial, a pesar en sus inicios se concentro en el continente

Europeo. La mayoría de estos estándares evolucionaron en un paso intermedio conocido

como 2,5G [1].

2,5G es utilizado para denominar a los estándares que implementaron conmutación

de paquetes en sus redes en conjunto con la conmutación de circuitos. Mientras que los

términos 2G y 3G son recocidos oficialmente, 2,5G no lo es. Este término fue inventado

simplemente con fines publicitarios y de ventas [1].

Un ejemplo de lo que es considerado un servicio de 2,5G es General Packet

Switching Service (GPRS) implementado en las redes GSM. GPRS emplea conmutación de

paquetes para la comunicación de datos, y es por esto que se dice que 2,5G ofrece algunos

servicios de 3G. Otro caso particular de redes GSM como ejemplo de proveedora de

servicios similares a los de 3G es Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE), el

cual es una tecnología que permite aumentar la taza de transmisión de datos y su

confiabilidad hasta 236,8 kbits/s [1].

En los primeros años de esta década la telefonía móvil evolucionó hacia otra

generación, 3G. Esta tercera generación ofrece servicios de video conferencia e Internet de

alta velocidad. A diferencia de 2,5G, 3G no consiste en mejoras a la red de 2G y no opera

en el mismo espectro de frecuencia. Es por eso necesario construir nuevas redes y adquirir

nuevas concesiones de frecuencia. El primer país que ofreció 3G fue Japón. El 2005, 40%

de los suscriptores emplean solamente redes de tercera generación. Es así que en el 2006 la

trasmisión entre generaciones se completó. Incluso ya se habla de mejoras bajo el nombre

de 3,5G. Estas mejoras incrementarán la máxima velocidad de 2Mbits/s a 3Mbits/s [1].

1.5.2 Concepto Celular

Cuando la telefonía móvil dejó de tener una sola estación base por red para migrar a

la telefonía celular se corrigieron muchos problemas. Las claves de este concepto fueron


17

develadas en 1947 por investigadores de los laboratorios Bell y otras compañías de

telecomunicaciones alrededor del mundo. Se determinó que si subdividía un área

geográfica relativamente grande, llamada zona de cobertura, en secciones más pequeñas,

llamadas células, el concepto de reuso de frecuencias podría ser empleado para

incrementar considerablemente la capacidad del canal.

• Célula

Una célula es una zona geográfica de cobertura proporcionada por una estación base.

Idealmente se representa por un hexágono que se une con otros para formar un patrón tipo

enjambre. La forma hexagonal fue elegida porque provee la transmisión más efectiva al

aproximarla con una forma circular y permite unirse a otras sin dejar huecos, lo cual no

hubiera sido posible al elegir un círculo. Una célula se define por su tamaño físico, pero

más importante por la cantidad de tráfico y población que existe en ella. El número de

células por sistema no está especificado y depende del proveedor del servicio y de los

patrones de tráfico que observe en su red. El tamaño de la célula varía dependiendo de la

densidad de usuarios. Por ejemplo, en una zona rural se coloca una macrocélula. Este tipo

de célula tiene una cobertura entre 1 y 15 millas a la redonda con una potencia que varía de

1 a 20 watts. Por el contrario, las microcélulas radian de 1 a varios cientos de pies con

potencias de 0,1 a 1 watt. Este tipo de células son frecuentemente usadas en ciudades.

Figura 5. Células de la telefonía celular


18

En la Figura 5 se puede observar la forma ideal de las células y como están

colocados adyacentemente. Sin embargo, la forma real de las células no tiene forma. Esto

se debe a los obstáculos que encuentra la señal en el camino, lo que depende de cada zona.

Las células ideales se emplean para planificar y dimensionar un sistema considerando un

nivel de potencia idéntico para toda el área de cobertura. Esta planificación se vuelve más

precisa al emplear herramientas de cómputo que consideran la estructura de la ciudad con

edificios, parques, etc. Un concepto importante al hablar de células es el hand-off o hand-

over. Este proceso ocurre cuando el usuario cambia de una célula a otra y el móvil obtiene

un canal sin perder la comunicación. Para saber cuando debe ocurrir el hand-off se define

un umbral de potencia que generalmente es de -95dBm. Al momento de registrar una señal

a esta potencia el móvil busca otra señal con mejor potencia en la célula a la que está

entrando [1].

1.5.3 Code Divison Multiple Access (CDMA)

El sistema CDMA es una forma de acceso que permite la trasmisión de telefonía y

datos. Una ventaja de CDMA radica en la posibilidad de reutilización de frecuencias entre

celdas y sectores contiguos con el correspondiente incremento de la eficiencia espectral.

Cada uno de los sectores del área de cobertura dispone de varias portadoras FDMA (cerca

de 10) y canales CDMA (cerca de 40) [10].

• Control de potencia

En CDMA la potencia transmitida se fija para que SNR sea el valor medio mínimo

requerido para una buena recepción. Se trata de controlar permanentemente la emisión del

móvil para mantener el mínimo de potencia [10]. Para un usuario dado, los demás usuarios

equivalen a ruido aleatorio, por lo tanto, la potencia de cada usuario debe ser

cuidadosamente controlada para no provocar interferencia con los demás [10]. Esto se hace

con el fin de que un móvil que esté muy cerca de la base no presente una señal tan potente

que interfiera demasiado con la señal proveniente de equipos remotos. Dicho en otras

palabras, la potencia de transmisión del móvil se debe gestionar de manera tal que en la

base todos los móviles se reciban con igual intensidad. Esto trae como ventaja adicional

mayor economía en la alimentación de los equipos móviles y una mayor duración de las

baterías [11].

CAPÍTULO 2

DESCRIPCIÓN DE LA “GUERRA ELECTRÓNICA”

La “Guerra Electrónica” de las comunicaciones a EW por sus siglas en inglés

“Electronic Warfare” es el nombre que se da a todas aquellas acciones que tiene por

objetivo bloquear, interceptar o negar la comunicación de un punto transmisor a otro

receptor. Esta llamada “guerra” tiene tres elementos principales [5, 6]:

• El ataque electrónico

• El apoyo electrónico

• La protección electrónica

2.1 ATAQUE ELECTRÓNICO

El ataque electrónico se puede realizar por medio de tres tipos de acciones o técnicas [5, 6].

• Jamming

• Engaño

• Radiación directa de energía

2.1.1 Técnica de Jamming

El término Jamming no posee una traducción acertada que englobe todo el concepto.

En su más puro significado, Jamming se define como aquella actividad que afecta la línea

de tiempo en alguna comunicación [7]. Es decir, logra que la información no llegue al

receptor en el momento que debía de hacerlo. Al afectar esto, se afecta también la

relevancia de la información. Esto se debe a que la información solamente es útil en

determinado instante. No es útil si se recibe antes o después del tiempo establecido.

CAPÍTULO 2: DESCRIPCIÓN DE LA “GUERRA ELECTRÓNICA”

20

2.1.2 Técnica de engaño

La técnica de engaño tiene como objetivo formar una nueva ruta de comunicación

[7]. Es así que en lugar de que la información llegue al receptor deseado, ésta sufre un

cambio de ruta y es recibida por otro sistema receptor. De igual forma, el engaño puede

consistir en la sustitución del sistema transmisor. En este caso el receptor original está

recibiendo una señal que proviene de un segundo sistema transmisor. Cuando el receptor

está ocupado no puede recibir la señal emitida por el transmisor original.

2.1.3 Técnica de radiación directa de energía

La radiación directa es la manera más fácil de atacar a un sistema de comunicación.

Sin embargo, es la más fácil de detectar y poder evitar. Consiste en enviar una determinada

señal con determinada potencia para dañar o destruir completamente la comunicación

entre transmisor y receptor. La potencia emitida debe ser mayor a la que emplea el

transmisor del sistema que está sobre ataque [8].

Un dispositivo capaz de emplear cualquiera de las tres técnicas o una combinación de

ellas para interferir, dañar o destruir la trasmisión de información dentro de un sistema

electrónico de comunicaciones es llamado jammer [8].

2.2 APOYO ELECTRÓNICO

El apoyo electrónico funciona como auxiliar del AE. Su función es la medición de

parámetros de interés en el sistema de comunicaciones [7]. Una de las razones principales

de hacer esto radica en que si no hay señal que interferir no tiene caso gastar la potencia

del jammer implementado. Sin embargo, dependiendo de la aplicación será el tipo de

jammer que se emplee. Es así que se puede mantener en operación un jammer por tiempo

indefinido o se puede encender siempre y cuando se detecte una comunicación. Todo esto

se verá más adelante cuando se analicen los distintos tipos de jammers que existen. Entre

los parámetros que se encarga de medir el apoyo electrónico se encuentran [7].

• SNR (Signal-To-Noise Ratio)


21

• Determina la calidad con la que llega la señal al receptor después de recorrer

la ruta del sistema de comunicación e ir contaminándose por el ruido.

• JSR (Jam-to-Signal Ratio)

• Determina si la potencia con que trasmite el jammer es mayor o menor

que aquella que emplea el transmisor original del sistema [7].

• PSR (Packet Send Ratio)

• Relaciona los paquetes que fueron enviados correctamente por una ruta de

tráfico con los paquetes que trataron de ser enviados fuera de la capa MAC [8].

• PDR (Packet Delivery Ratio)

• Compara el número de paquetes recibidos con el número de paquetes

generados.

• BER (Bit Error Rate) eP

• Es la probabilidad de que un bit sea incorrecto.

• SER (Symbol Error Rate) sP

• Es la probabilidad de que un símbolo sea incorrecto.

• SIR (Signal-to-Interference Ratio)

• Es la relación entre la potencia de la señal deseada y la suma de las potencias

de las señales no deseadas.

2.3 PROTECCIÓN ELECTRÓNICA

La Protección Electrónica consiste en el uso de estrategias para evitar los dos

primeros elementos de la llamada “Guerra Electrónica”, es decir, el ataque y el apoyo [7].

La codificación y al modulación entran dentro de este elemento. Con la unión de la

modulación y codificación nacieron las comunicaciones AJ por sus siglas en inglés,

antijam. Este tipo de comunicaciones tiene como objetivo evitar que un sistema externo

pueda dañar, bloquear o interceptar la comunicación de otro sistema.

2.3.1 Tipos de señales Antijam (AJ)

Las dos principales señales AJ tienen que ver con la telefonía móvil son: La

secuencia directa de amplio espectro o Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) y el salto

de frecuencia o Frecuency Hopping Spread Spectrum (FHSS).


22

Para que una señal pueda ser considerada como AJ es necesario que el sistema que

la trasmita sea un sistema Low Probability of Detection (LPD) y/o Low Probability

Intercep (LPI) [7].

El objetivo de LPD es lograr que la señal permanezca tan oculta como sea posible.

DSSS es un ejemplo del sistema LPD [7], por que logra que la señal sea distribuida por

todo el espectro disponible lo que provoca que la potencia sea muy baja y parezca ruido

para así dificultar su detección.

En un sistema LPI la señal puede ser detectada, pero si la información no es

interceptada, ésta señal estará protegida. Un ejemplo es el sistema FHSS [7], donde la

protección se logra cambiando constantemente la frecuencia. Ya sea con saltos rápidos

pero pocos bits involucrados Fast Frequency Hopping (FFH) ó mayor cantidad de datos

pero menores cambios de frecuencia Slow Frequency Hopping (SFH).

CAPÍTULO 3

DESCRIPCIÓN DE JAMMING

3.1 ESTRATEGIAS DE JAMMING

El jammer tiene distintas estrategias para atacar a diversas aplicaciones. Cada una

tiene sus ventajas y desventajas, por esta razón se estudia cada una de estas para elegir la

mejor opción que sea acorde con esta aplicación.

Cuando se trata de atacar sistemas que empleen señales AJ, el jammer debe de emitir

una señal portadora en banda base que puede ser modulada por uno o más impulsos o bien

por una señal de ruido [7].

3.1.1 Jamming por ruido

La portadora emitida por el jammer es modulada por una señal aleatoria de ruido [4].

El ruido que se introduce puede ocupar ya sea todo el ancho de banda empleado por la

señal AJ, o simplemente una parte de él. Los efectos serán distintos pero se debe de

considerar que no siempre se necesita atacar todo el ancho de banda para interrumpir de

manera eficiente la comunicación.

Se divide en jamming por ruido de banda ancha, jamming por ruido de banda parcial

y jamming por ruido de banda angosta [7].

• Jamming por ruido de banda ancha

El ruido de banda ancha o Broadband Boise (BBN) introduce energía a través de

todo el ancho del espectro de frecuencias en el que opere la aplicación [7]. El BBN

jamming funciona elevando el nivel de ruido en el receptor lo que ocasiona un decremento

en la relación señal a ruido [7]. Su limitante es que tiene un bajo nivel de potencia jamming

CAPÍTULO 3: DESCRIPCIÓN DE JAMMING

24

[ ]HertzWattsJ 0 , ya que la potencia es esparcida en una parte amplia del espectro. En

cuanto a la eficiencia, depende del nivel de potencia y por tanto de la distancia entre el

jammer y el receptor. Este tipo de jamming se le conoce también como jamming de banda

completa.

• Jamming por ruido parcial

Se conoce también como Partial band Boise (PBN). En este caso se introduce

energía a través de una parte específica del espectro, cubriendo solamente algunos canales.

Estos canales pueden ser o no continuos. Este tipo de jamming es mejor que el anterior

debido a que no desperdicia tanta potencia. En muchos casos no es necesario introducir

ruido en todo el espectro, sino simplemente en los lugares donde importa. Por ejemplo, si

se conoce la parte del espectro en donde se encuentran los canales de sincronización será

mejor introducir ruido en esta parte que en todo el ancho de banda del espectro. Al no

haber sincronización la comunicación no llega a ser exitosa [7].

• Jamming por ruido de banda angosta

Conocido como Narrowband Boise (NBN), esta manera de generar jamming

introduce energía solamente un canal. El ancho de banda de esta energía podría abarcar

todo el canal o simplemente una parte de él. Una vez más la diferencia radica en la

potencia empleada y el espectro cubierto. La eficiencia de esta forma de jamming

dependerá en parte del conocimiento de la aplicación, esto es porque se debe de atacar el

lugar exacto en el espectro en donde se encuentren los canales de interés. La potencia se

puede canalizar a una pequeña parte del espectro, lo que representa una ventaja [7].

3.1.2 Jamming por tonos

Esta estrategia consiste en colocar uno, single tone (ST), o varios, multiple tone (MT),

tonos a lo largo del ancho de banda donde se encuentre la señal AJ [7]. La eficiencia de

esta técnica depende completamente del lugar en el espectro donde se coloque los pulsos.

En un sistema DSSS es posible emplear single tone jamming para modificar el Offset en

los receptores y ocasionar que se sobrepase el nivel máximo de la señal, lo que produce

que no se pueda recibir la información.


25

En un caso de MT si los tonos se colocan en canales continuos, el desempeño del

jammer será teóricamente igual al desempeño de jamming por ruido de banda parcial.

Debido a que los tonos se colocan en canales continuos se conoce a este particular caso de

MT como comb jamming [7].

3.1.3 Jamming por pulsos

En este caso el factor a tomar en cuenta no es el ancho del espectro cubierto, sino el

tiempo que el jammer está encendido. Al analizar el funcionamiento se encuentra

similitudes con el jamming por ruido de banda ancha ya que al estar encendido el jammer

trabaja con pulsos que cubren una parte amplia del espectro, ésta estrategia es similar en

resultados al jamming por ruido de banda parcial además presenta la ventaja de ahorrar

gran cantidad de potencia si se diseña correctamente el ciclo de trabajo.

3.1.4 Jamming por barrido

Es un concepto similar al de ruido por banda ancha o por banda parcial [7]. De hecho

se puede considerar como una estrategia complementaria. Consiste en introducir ruido en

una pequeña parte del espectro; y una vez colocada ésta señal, se realiza un barrido por

todo el ancho de banda que ocupe la señal AJ. Esta estrategia se puede emplear en un

sistema FHSS [7]. Sin embargo, se tiene que considerar que el barrido debe de ser tan

rápido como para identificar la frecuencia en la que se encuentre la señal pero sin llegar a

una velocidad tal, que cuando se sitúe sobre el salto se tenga efecto solamente sobre una

parte de él. Supongamos que para lograr interferir un sistema de comunicación se debe

tener un BER de 10-1. Un BER de 10-1 significa que es necesario bloquear la transmisión

de un bit de diez, o para un sistema AJ que está mandando datos a una velocidad de

20kbps, la trasmisión de 2000 bits debe ser bloqueada para alcanzar este BER. Si este

sistema es de tipo SHF y maneja 100 saltos por segundo, cada salto contendrá 200 bits (sin

considerar el tiempo entre saltos). De ahí que se necesite aplicar de manera exitosa el

jamming sobre 10 saltos por segundo. Ya que estos saltos pueden estar en todo el espectro

asignado, al menos 10 barridos por segundo son necesarios para que el jammer sea

eficiente.


26

A pesar de que el concepto es parecido al de jamming por ruido de banda ancha, en

este caso se optimiza el uso de la potencia. Esto se debe a que la potencia no se esparce por

todo el ancho del espectro, sino que se utiliza la máxima potencia en determinado lugar y

en determinado momento.

3.1.5 Jamming por seguimiento

Se conoce también como jamming de respuesta y jamming de repetición. Esta

estrategia consiste en localizar la frecuencia a la cual “saltó” la señal, identificar la señal

como blanco y emplear jamming por ruido, tonos o pulsos. Se aplica generalmente a

sistemas FHSS. Sus limitantes están relacionadas con el tiempo de procesado del jammer,

la aplicación en más de un canal ya que la potencia se distribuirá entre estos, e incluso las

distintas modulaciones son un escudo ante esta estrategia. Por estas razones y a pesar de

ser una estrategia eficiente cuando se diseña correctamente, es muy compleja y no

representa una opción sencilla de implementación [7].

3.1.6 Jamming inteligente

Es común que cuando se aplica alguna estrategia de jamming sobre una señal AJ, se

desperdician recursos y no siempre se elige la opción más adecuada. Cuando se conoce

como funciona el sistema que se desea atacar, se puede optimizar los recursos. Realmente

el jamming inteligente no es una estrategia como las anteriores, sino que se refiere al

estudio del blanco para lograr mejores resultados.


27

Figura 6. Estrategias de Jamming

3.1.7 Técnica para incrementar la eficiencia del jammer

Una manera de incrementar la eficiencia de un jammer es incrementar el número de

señales que puede bloquear o interferir simultáneamente. Esto es posibles mediante

algunas técnicas que involucran el compartir la potencia entre los distintos blancos y el

poder encender y apagar el jammer por determinado tiempo para dedicarlo a uno o a otro

blanco.

• Look Through

Cuando las señales no son de espectro extendido, esta técnica es empleada para

determinar si el blanco ha cambiado de frecuencia o simplemente ha dejado de operar. Esto

se hace para no malgastar la potencia y de esta manera emplearla en más de un objetivo o

simplemente ahorrarla. Al momento de apagar el jammer se mide la actividad en el

espectro y se determina si el blanco está en funcionamiento o no. Podría pensarse como

Amplitud

Amplitud

Amplitud

Amplitud

Amplitud

Amplitud

Amplitud

Canales de espectro

Jamming de banda completa

Jamming de banda parcial – continuo

Jamming de banda parcial – discontinuo

Jamming de banda angosta

Jamming ST

Jamming MT

Frecuencia

Frecuencia

Frecuencia

Frecuencia

Frecuencia

Frecuencia

Frecuencia


28

solución para sistemas FH y como una forma de jamming por seguimiento. Sin embargo,

debido a la velocidad de salto no se emplea esta técnica para tal propósito. Esta técnica se

puede aplicar a sistemas DSSS siempre y cuando se pueda detectar su actividad [6].

• Potencia compartida

Una manera de compartir la potencia entre dos o más blancos está representada por

la estrategia de múltiples tonos. En esta estrategia de jamming los tonos se pueden colocar

en diferentes partes del espectro sin necesidad de que los canales sean continuos para

lograr atacar varios blancos [6].

• Tiempo compartido

Otra técnica para cubrir más de un blanco, es orientar la máxima potencia del jammer

a cada blanco pero en momentos distintos. Cuando se aplica jamming a una señal digital no

se tiene que estar todo el tiempo introduciendo ruido. Basta con incrementar el BER hasta

cierto nivel. En el caso de las comunicaciones de voz el nivel necesario para cortar la

transmisión es más alto que en el caso de datos. En el caso de las comunicaciones de voz

analógicas es necesario bloquear o interferir solamente un 30% de la transmisión para que

no entienda el mensaje. De ahí que el jammer pueda estar orientado a distintos blancos en

diferentes momentos [6].

3.2 CLASIFICACIÓN GENERAL DE JAMMERS

De las distintas estrategias de jamming se derivan cuatro tipos principales de

jammers. La elección del tipo de jammer dependerá de la aplicación específica.

3.2.1 Jammer constante

Este tipo de jammer emplea la estrategia de ruido y la de barrido. Su principal

ventaja es la relativa facilidad de implementarse. Sin embargo, en aplicaciones donde se

desea que el jamming pase desapercibido no es recomendable emplear un jammer

constante [8]. Esto debido a que excede los niveles de ruido y por tal motivo es fácil su

detección, debido a que una vez encontrado el ruido es posible detectar la fuente que lo

genera, otro inconveniente es que requiere de mucha potencia.


29

3.2.2 Jammer de engaño

Emplea la técnica de engaño que pertenece al jamming inteligente. En este caso se

envían señales que parecen ser legítimas, pero no se incluye una separación entre ellas.

Esto ocasiona que se mantenga el estado de recepción y no haya confirmación de haber

recibido información alguna [8]. Siendo su ventaja ser menos propenso a la detección pero

aun en este tipo la potencia requerida es grande.

3.2.3 Jammer aleatorio

Este tipo de jammer funciona por determinado tiempo y deja de hacerlo por otro [8].

El ciclo de trabajo es programado de acuerdo a su aplicación. Se puede utilizar jamming

por ruido, por pulsos, por tonos e incluso por barrido [7]. Su detección es posible

realizando un análisis de la actividad de la red, mientras que la potencia requerida es menor

debido a que no se encuentra en funcionamiento todo el tiempo.

3.2.4 Jammer reactivo

Este tipo es el más complejo pero es el que ofrece una menor posibilidad de ser

detectado. Consiste en censar la actividad de la red para saber en que momento debe de

actuar el jammer [8]. Podría pensarse que el consumo de potencia es mínimo. Sin embargo,

a pesar de no ser excesivo si se requiere determinada potencia para estar monitoreando la

actividad de la red. Una vez que se detecta el envío de la señal, se realiza un jamming por

ruido, por tonos o por pulsos.

CAPÍTULO 4

DISEÑO DEL JAMMER

4.1 ELECCIÓN DE LA TÉCNICA DE JAMMING Y TIPO DE JAMMER

Después de analizar las distintas técnicas de jamming, tipos de Jammer y una

comparación entre la complejidad y el beneficio, se optó por elegir:

La técnica de Jamming por Barrido y el tipo de Jammer Constante.

La técnica de jamming por barrido se eligió debido a que se pretende utilizar toda la

potencia disponible en cada parte del espectro y por momentos distintos. A pesar de que la

velocidad tendrá que ser controlada por los saltos que maneja FH-CDMA, esto será posible

mediante la definición de parámetros y pruebas constantes.

Las demás se descartaron por las siguientes razones:

i. La estrategia de jamming por ruido:

– De banda ancha, requiere mucha potencia y se tendrían que

implementar numerosas etapas de ganancia para la antena. Además de

incurrir en problemas legales.

– De banda parcial, limitaría a cierta parte del espectro, entre 5 y

10MHz.

– De banda angosta, no ofrece el ancho de banda necesario por ser fija.

ii. La estrategia de jamming por tonos no es efectiva ante sistemas que empleen

Frecuency Hooping (FH).

iii. La estrategia de jamming por pulsos no sería efectivo por su ciclo de trabajo

ya que se requiere que esté encendido todo el tiempo.

CAPÍTULO 4: DISEÑO DEL JAMMER

31

iv. La estrategia de jamming por seguimiento no es práctica por la complejidad

en el diseño e implementación además de un largo tiempo para su

fabricación.

Para el tipo de jammer se eligió el de tipo constante. Se descarto el jammer aleatorio

porque se desea que trabaje en todo momento, los demás no se eligieron debido a la

complejidad que presentan cada uno de ellos.

4.2 DESCRIPCIÓN DEL CIRCUITO

Para que un jammer utilice como estrategia el barrido, se debe implementar el

circuito de la Figura 7.

Figura 7. Diagrama de bloques del jammer

4.2.1 Oscilador controlado por voltaje VCO

La función del VCO es la más importante del jammer. Su fabricación es complicada

debido a que las frecuencias con las que se va ha trabajar son a nivel de los gigahertz.

Además la depuración del VCO es importante, ya que a esas frecuencias cualquier

componente puede funcionar como antena. Por este motivo se optó por comprar el VCO

modelo JTOS-2000 de Minicircuits®. Este dispositivo hace un barrido de 1370 a

2000MHz, rango que incluye cualquier operadora que trabaje sobre una banda PCS. El

voltaje que se debe suministrar para el barrido de frecuencia es de 1 a 22 V. En la Tabla 2

Circuito Sintonizador

VCO

Ganancia

Onda Triangular

Oscilador Controlado por Voltaje

Barrido de Frecuencia

Antena


32

se puede observar que el rango de voltaje que debe ser suministrado va desde 15V a 17V

para garantizar la cobertura de la operadora celular ALEGRO.

Tabla 2. Relación entre voltaje sintonizador y la frecuencia de salida

Voltaje Frecuencia 1.00 1266.03 3.00 1364.13 5.00 1446.30 7.00 1530.72 9.00 1621.98 11.00 1715.81 13.00 1807.46 15.00 1890.65 17.00 1958.16 19.00 2015.46 21.00 2060.55 22.00 2081.16

4.2.2 Sintonizador

El circuito sintonizador es el encargado de suministrar el voltaje de entrada al VCO.

Se la puede realizar mediante una onda de diente de sierra o triangular. Por esta razón se

optó por el integrado XR-2206, el cual es un generador de funciones del cual se pueden

obtener señales senoidales, cuadradas y triangulares con frecuencias superiores a 1MHz y

voltajes cercanos a los 20V. Se debe tomar muy en cuenta la frecuencia, debido a que

GSM es un sistema que emplea SFH y de esta manera los saltos de frecuencia pueden

proteger la comunicación de la interferencia producida por el jammer.

Para este inconveniente habría dos causas:

– Si la variación de voltaje del sintonizador es muy lenta el VCO no alcanzará a

barrer varios lapsos del espectro provocando que no intercepte los saltos de

frecuencia, y

– Si la variación de voltaje del sintonizador es muy rápida el tiempo no será

suficiente para que el jammer logre interferir con la señal.


33

Figura 8. Circuito de generador XR-2206

La frecuencia se puede variar mediante el capacitor C, en las terminales 5 y 6 y el

potenciómetro conectado en serie con la resistencia de la terminal 7, R1, mediante la

siguiente ecuación:

RCf 1= (13)

El valor máximo del capacitor C , es de Fμ100 y la resistencia 1R , puede llegar

hasta ΩM2 . El valor de C para este jammer es de Fρ100 y la resistencia 1R es variable.

La amplitud varía por medio del potenciómetro 3R , y aumenta a razón de ΩkmV160 para

la onda triangular y de ΩkmV60 para la onda senoidal.


34

4.2.3 Acondicionamiento de la señal

El acondicionamiento de la señal referente al Offset corre a cargo de un transistor

BJT 2N2222 y de un conjunto de resistencias, una de las cuales es variable. Tanto la

amplitud como la frecuencia pueden ser modificadas por medio de dispositivos externos al

generador de funciones.

Es así que el circuito posee tres potenciómetros multivueltas con valores de ΩM2

(frecuencia), Ωk50 (amplitud) y Ωk500 (offset). Los ajustes son necesarios porque la

realidad difiere de la teoría, y al presentarse estas variaciones es necesario acondicionar la

señal que alimenta al VCO. Además, al afectarse la frecuencia se altera la amplitud y el

offset debido a características propias del integrado. La amplitud debe estar entre [ ]V15 y

[ ]V17 , el Offset debe tener el valor requerido para que el voltaje mínimo sea de [ ]V15 y la

frecuencia un valor entre GHz85,1 y GHz95,1 para garantizar la interrupción de la

comunicación entre radiobase y unidad móvil. El valor exacto y óptimo se obtiene

mediante prueba y error a la inexistencia de un método.

4.2.4 Línea de transmisión y antena

La línea de transmisión es de tipo coplanar porque el JTOS-2000 es de montaje

superficial y gran número de sus terminales van conectados al plano tierra. Las

dimensiones de la línea para lograr un acoplamiento a Ω50 se muestra en Figura 9.


35

Figura 9. Dimensiones de la línea coplanar [13].

El dieléctrico empleado para la placa del circuito es fibra de vidrio. Las

características de dicho material son las siguientes:

• Permitividad relativa de 4

• Pérdida tangente de 0,026

• Altura de 1,55mm.

• Impedancia característica de 50Ω.

En la Figura 9 se puede ver que la frecuencia, la constante dieléctrica y la altura del

dieléctrico del material son parámetros importantes para obtener las dimensiones de W y G

que garanticen la transferencia de energía.

El funcionamiento de programa AppCAD consiste en:

Ingresar los parámetros que son fijos como: H = altura del dieléctrico, T =

altura del conductor, L = ancho de la línea de transmisión (imponerse un


36

valor), rε = constante dieléctrica del material y la frecuencia a la cual se va

ha trabajar.

Dar valores a W y G hasta obtener una impedancia de 50Ω.

Hay que tomar en cuenta que, los valores de W y G nos son iguales si se utiliza en

uno ó ambos lados del dieléctrico, el plano tierra.

Por último, la antena con la que trabaja el jammer es una OMA de 7 segmentos. Se

eligió esta antena porque presenta un ancho de banda ideal para este proyecto y porque

tiene una buena ganancia, es decir, no presenta pérdidas considerables entre la señal con

que se alimenta y la radiación que produce. La conexión entre la antena y la línea de

transmisión se hace por medio de conectores Subminiature version A (SMA). Este tipo de

conectores están acoplados a 50Ω y garantizan la transferencia de energía a frecuencias

hasta de 18GHz. Los valores de L, W1 y W2 son [9]:

mmL 37= , mmW 21 = , mmW 162 =

4.2.5 Alimentación

La alimentación del circuito se toma de la línea de 120V. Para rectificar esta señal se

usa un transformador a 18V, un puente rectificador de diodos AM154 y un capacitor de

Fμ470 para garantizar la eliminación del rizo. Una vez rectificada la línea, se obtiene las

salidas necesarias para alimentar al generador, al BJT y al VCO. Los dos primeros

requieren voltajes de alimentación de 24V, mientras que el VCO requiere 8V para su

funcionamiento. Estas salidas se logran por medio de reguladores de voltaje MA7824, con

24V de salida, y MA7808 con 8V de salida. Para evitar ruido por parte de la fuente de

alimentación, la impresión de esta parte del circuito estará en otra placa impresa. Con el

mismo fin, se colocan capacitares de Fμ1 para cada uno.

CAPÍTULO 5

SIMULACIÓN Y RESULTADOS DEL JAMMER

5.1 SIMULACIÓN DEL OFFSET

La simulación del Offset se la realizó en un solo bloque, debido a que el simulador

utilizado no cuenta con el integrado XR-2206, por esta razón, se usaron valores reales que

fueron obtenidos del circuito. Los valores dados por el circuito fueron:

→ Voltaje mínimo: 9,2 V

→ Voltaje máximo: 14,4 V

→ Frecuencia: 2,17 MHz

La Figura 10 muestra el circuito encargado de modificar el Offset. Consta de un

transistor BJT 2N2222 y una fuente de señal triangular de aproximadamente 15V a 17V.

Figura 10. Circuito encargado del Offset [12]

CAPÍTULO 5: SIMULACIÓN Y RESULTADOS DEL JAMMER

38

La Figura 11, muestra el resultado de la simulación del Offset. Se puede observar

que el valor máximo es de 18,737V y el valor mínimo es de 13,867V.

En el circuito real el valor de 3R se sustituye por un potenciómetro de precisión de

500Ω, el cual ajustara el valor del Offset.

Figura 11. Entrada (parte baja) y salida (parte alta) del BJT.

5.2 PREDICCIÓN DE LA POTENCIA

Se pudo predecir el área de cobertura del jammer, utilizando los modelos de

propagación mencionados anteriormente. Para predecir el área de cobertura de la Estación

Base (Antena de la operadora ALEGRO) se utilizó el modelo Okumura – Hata y se fijó

una potencia de 20W.

Tabla 3. Modelo Okumura – Hata

d(Km) Lp(dB) Prx(dBm)/Ptx=20W 0,03 86,7872052 -43,77690524

0,035 89,1453963 -46,13509634 0,04 91,1881542 -48,17785424

0,045 92,9899944 -49,97969444 0,05 94,6017955 -51,59149554

0,055 96,0598468 -53,04954684 0,06 97,3909434 -54,38064344

0,065 98,6154336 -55,60513364 0,07 99,7491344 -56,73883444

0,075 100,804585 -57,79428504 0,08 101,791892 -58,78159204

0,085 102,719325 -59,70902504


39

0,09 103,593733 -60,58343304 0,095 104,420851 -61,41055104

0,1 105,205534 -62,19523404 0,2 115,809272 -72,79897204 0,3 122,012061 -79,00176104 0,4 126,41301 -83,40271004 0,5 129,826651 -86,81635104 0,6 132,615799 -89,60549904 0,7 134,97399 -91,96369004 0,8 137,016748 -94,00644804 0,9 138,818588 -95,80828804 1 140,430389 -97,42008904 2 151,034128 -108,023828 3 157,236917 -114,226617 4 161,637866 -118,627566 5 165,051507 -122,041207 6 167,840655 -124,830355 7 170,198846 -127,188546 8 172,241604 -129,231304 9 174,043444 -131,033144

10 175,655245 -132,644945

En Figura 12 se puede observar que a mayor distancia, la señal se va atenuando.

Figura 12. Gráfica del modelo Okumura – Hata.

Para predecir el área de cobertura el jammer, se utilizó el modelo ITU para interiores,

la siguiente tabla muestra los valores obtenidos.


40

Tabla 4. Modelo ITU para interiores

d(m) Lp(dBm) Prx(dBm) 0,1 11,7895493 0,21045067 0,2 19,6163292 -7,61632921 0,3 24,1947019 -12,1947019 0,4 27,4431091 -15,4431091 0,5 29,9627694 -17,9627694 0,6 32,0214818 -20,0214818 0,7 33,7620984 -21,7620984 0,8 35,269889 -23,269889 0,9 36,5998546 -24,5998546 1 37,7895493 -25,7895493 2 45,6163292 -33,61633292 3 50,1947019 -38,1947019 4 53,4431091 -41,4431091 5 55,9627694 -43,9627694 6 58,0214818 -46,0214818 7 59,7620984 -47,7620984 8 61,269889 -49,269889 9 62,5998546 -50,5998546

10 63,7895493 -51,7895493

Al igual que el modelo anterior, se puede observar a mayor distancia mayor

atenuación.

Figura 13. Gráfica del modelo ITU para interiores


41

Para determinar la cobertura del jammer, se realiza la comparación entre estas

predicciones. Se puede observar que en el caso extremo donde la estación base se

encuentre a 30m, el jammer podrá operar hasta 4 metros a la redonda, se deduce de la

comparación de la potencia de recepción hacia la antena de la unidad móvil (-41,44 > -

43,77). Es necesario señalar que este valor depende también de la sensibilidad y ganancia

de cada unidad móvil.

5.3 ÁREA DE COBERTURA

Las pruebas realizadas al jammer fueron referentes al área de cobertura. Estas

pruebas se realizaron en el aula 210-B de la ESPE. Cabe mencionar que se hay dos

ventanas en una de las paredes del aula.

El proceso fue el siguiente:

Se colocó el jammer aproximadamente en el centro del cuarto.

Se ubicó al teléfono a una distancia de 4 metros y a 0° con respecto del

jammer.

Se fue acercando el teléfono muy lentamente para ver en que momento la

señal sufría alteraciones.

Al encontrar la distancia máxima se registro para esa dirección.

Se esperó a que el móvil recuperara la señal alejándolo del jammer.

Se realizó el mismo proceso pero ahora en móvil colocado a 45°

aproximadamente del jammer.

Estas mediciones se realizaron con un teléfono de marca Nokia modelo 2270. La

Figura 14 muestra el área de cobertura del jammer, además se puede observar que el

jammer está colocado en el centro y la unidad móvil se va moviendo alrededor de él.

Además se puede apreciar una brújula que indica la dirección de las mediciones.


42

1,42m

1,18m

0,73m

1,05m

1,26m 1,13m

0,86m 0,88m

Jammer

Mediante esta la Figura 14, se puede concluir que el jammer trabaja exitosamente a

casi 1,10 metros a la redonda, dependiendo de la colocación de la radiobase de la

operadora celular.

Esta prueba se realizó en dos ubicaciones diferentes, en los lugares:

Sangolqui - Capelo, Urb. Las Retamas, donde el área de cobertura llegó a 2

metros a la redonda, y

Sector el Inca, donde el área de cobertura llegó hasta los 3,5 metros.

Dados estos resultados se puede deducir que el rango de operación o área de

cobertura del jammer, dependerá de la ubicación de la radiobase de la operadora celular

ALEGRO.

Figura 14. Área de cobertura del jammer en el aula 210B de la ESPE


43

Figura 15. Área de cobertura en 3 puntos distintos

Sector: ESPE Aula 210B

Sector: San Rafael, Capelo

Sector: El Inca

Antena de ALEGRO

Área de cobertura: 3,5 metros

Jammer

Jammer

Jammer Área de cobertura: 2 metros

Área de cobertura: 1,10 metros

CAPÍTULO 6

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 CONCLUSIONES

Lo primero que se nota al analizar estos resultados es el área de cobertura, que es de

aproximadamente 1,10 metros a la redonda, mientras que el área que se esperaba era de 4

metros. Las variaciones se deben a varios factores:

Los modelos de propagación para calcular las pérdidas no son exactos, tratan

de aproximarse a realidad pero no se puede moldear cada ambiente y lugar de

una manera precisa.

El circuito receptor de la unidad móvil no fue considerado en los cálculos,

cada unidad móvil posee distinta sensibilidad de recepción.

El factor de tolerancia de cada dispositivo del circuito.

Después de realizar varias pruebas en distintos lugares y obtener datos superiores de

cobertura comparada con los datos arrojados en el aula 210-B, se analizó que:

En el diseño no se tomó en consideración el control de potencia que debe

poseer el circuito, debido al comportamiento de la transmisión con tecnología

CDMA, por esta razón los valores de cobertura son diferentes en distintos

sitios.

Si el proyecto se hubiera enfocado a eliminar la señal celular para la tecnología

GSM, el área de cobertura sería igual en cualquier lugar.

A pesar de no haber alcanzado el área de cobertura teórica, el resultado es muy

bueno. La interrupción de la señal toma de 10 a 20 segundos, tiempo en que demora la

CAPÍTULO 6: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

45

señal del jammer entrar en resonancia con la señal de la operadora celular, el mismo

tiempo le toma al móvil para recuperar la señal una vez salido de la cobertura del jammer.

Esto indica que el comportamiento del jammer es efectivo.

6.2 RECOMENDACIONES

El circuito se podría mejorar en varios aspectos:

Se podría reducir el tamaño del circuito en la placa con el fin de lograr una

mayor integración y portabilidad, al igual que el acoplamiento a la antena

podría ser de tipo electromagnético.

Incrementar el ancho de barrido para poder bloquear otras señales celulares.

Esto se lograría, agregándole un circuito VCO paralelo con otro rango de

frecuencia y un dispositivo selector, que permita seleccionar que señal se va

ha bloquear.

La ley prohíbe la fabricación, distribución y comercialización de un jammer,

por lo que cualquier persona que use este trabajo para evitar la comunicación

de una red celular, está incurriendo en una actividad severamente penada. Por

esta razón no se podría incrementar la potencia del jammer diseñado.

Implementar un circuito que realice el control de potencia, para que el área de

cobertura sea igual en cualquier sitio donde se desee utilizar el jammer. El

dispositivo debe monitorear la señal que se va a bloquear, determinar su nivel

de potencia y así saber cuanta potencia debe de aplicar el Jammer para

interferir la señal.

ANEXOS 46

ANEXOS

ANEXOS 47

ANEXO 1

CIRCUITO IMPRESO (RUTEO DE PISTAS)

ANEXOS

48

Pista de la fuente de alimentación

Vista superior Vista inferior

ANEXOS

49

ANEXO 2

PISTA DE LA ANTENA

ANEXOS

50

Vista superior Vista inferior

ANEXOS

51

ANEXO 3

FOTOGRAFÍAS DEL DISPOSITIVO

ANEXOS

52

Placa de Alimentación y transformador

Placa del Jammer

Placa Inferior del Jammer

ANEXOS

53

Circuito completo

ANEXOS

54

ANEXO 4

DATOS OBTENIDOS DEL OSCILADOR HP

ANEXOS

55

Onda de salida del integrado XR-2206

Valores de salida del integrado XR-2206

ANEXOS

56

Onda de salida del BJT 2N2222

Valores de salida del BJT 2N2222

ANEXOS

57

ANEXO 5

LISTADO DE MATERIALES

ANEXOS

58

DESCRIPCIÓN CANTIDAD PRECIO

UNITARIO PRECIO TOTAL

JTOS-2000 de Minicircuits® 1 24,90 24,90

Freight Charges JTOS-2000 33,50 33,50Aduana JTOS-2000 12,50 12,50XR-2206 1 6,16 6,16BJT-2N2222 1 0,67 0,67Potenciómetro de precisión 50kΩ 1 1,90 1,90Potenciómetro de precisión 500kΩ 1 1,90 1,90Potenciómetro de precisión 2MΩ 1 1,25 1,25LM7824 1 1,10 1,10LM7808 1 0,60 0,60Puente de diodos AM154 1 0,50 0,50Transformador de 18V [0,5 A] 1 3,50 3,50Capacitor cerámico 0,47 uF 4 1,10 4,40Capacitor cerámico 1 nF 1 0,15 0,15Capacitor cerámico 100 pF 1 0,15 0,15Capacitor 1uF 5 0,05 0,25Capacitor 10uF 1 0,10 0,10Capacitor 470uF 1 0,25 0,25Zócalo 16P 1 0,09 0,09Resistencia 5,1kΩ 2 0,03 0,06Resistencia 1kΩ 2 0,03 0,06Resistencia 10kΩ 1 0,03 0,03Resistencia 100Ω 1 0,03 0,03Resistencia 270Ω 2 0,03 0,06Resistencia 820Ω 2 0,03 0,06Resistencia 1,5kΩ 1 0,03 0,03Cable SMA 1 metro 1 3,57 3,57Conectores SMA hembra 2 2,95 5,90Conectores SMA macho 2 3,60 7,20Hoja de transferencia térmica 2 0,78 1,56Cloruro Férrico 4 0,40 1,60Fibra doble lado 1 9,50 9,50TOTAL $ 123,53

ANEXOS

59

ANEXO 6

HOJA TÉCNICA DEL VCO

ANEXOS

60

ANEXOS

61

ANEXOS

62

ANEXO 7

HOJA TÉCNICA DEL XR-2206

ANEXOS

63

ANEXOS

64

ANEXOS

65

ANEXO 8

HOJA TÉCNICA DEL BJT-2N2222

ANEXOS

66

ANEXOS

67

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] Tomasi, Wayne, Electronic Communications Systems. New Jersey: Prentice

Hall, 2001.

[2] “Jammer PCS”,

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/sanchez_i_d/,

consultado el 10 de Junio del 2008.

[3] “Técnicas de RF y Microonda”,

http://docentes.uacj.mx/vhinostr/cursos/tecnicas_rt/capitulo_IV.doc,

Consultado el 12 de agosto de 2008.

[4] Fried, Limor, Social Defense Mechanisms: Tools for Reclaiming Our

Personal Space, 28 enero 2005, http://www.mit.edu/~ladyada.thesis.pdf,

consultado el 5 de Noviembre del 2008.

[5] Doble, John, Introduction to Radio Propagation for Fixel and Mobile

Communications, Norwood: Artech House, 1996.

[6] Poisel, Richard, Introduction to Communication Electronic Warfare

Systems. Norwood: Artech House, 2004

[7] Poisel, Richard. Modern Communication Jamming Principles and

Techniques. Norwood: Artech House, 2004.

[8] The Feasibility of Launching and Detecting Jamming Attacks in Wireless

Networks,

http://www.winlab.rutgers.edu/pub/docs/research/JamDetect_Mobihoc.pdf,

consultado el 15 de enero de 2009.

[9] “Omnidirectional planar Antennas for PCS-Band Applications using

Fiberglass Substrates”,

http://ieeexplore.ieee.org/Xplore/login.jsp?url=http%3A%2F%2Fieeexplore

.ieee.org%2Fiel5%2F4470492%2F4470493%2F04470501.pdf%3Farnumbe

r%3D4470501&authDecision=-203, consultado el 15 de Abril del 2009.

[10] http://www.scribd.com/doc/7353218/05-Sistemas-Movilcelular-Cdma,

consultado el 8 de Mayo de 2009.

[11] http://www.monografias.com/trabajos13/modu/modu.shtml#cd, consultado

el 8 de Mayo de 2009.

[12] Orcad Capture 9.2.3. Cadense Design Systems, Inc. 2002.

[13] AppcCAD for Windows 3.0.2. Agilent Technologies. 2002.

FECHA DE ENTREGA

El proyecto fue entregado al Departamento de Eléctrica y Electrónica y reposa en la

Escuela Politécnica del Ejército desde:

Sangolquí, a _________________________ del 2009.

ELABORADO POR:

_______________________________________

CHRISTIAN MAURICIO GUALOTO RAMÍREZ

171841502-7

AUTORIDAD:

_________________________

Ing. GONZALO OLMEDO

COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y

TELECOMUNICACIONES

_________________________

Abg. JORGE CARVAJAL

SECRETARIO ACADÉMICO

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